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Equipe de pesquisa publica descoberta inovadora da santese de metano
O metano éum gás natural composto de a¡tomos de carbono e hidrogaªnio. a‰ o subproduto de vários processos biola³gicos, embora as atividades humanas, como a mineraça£o de carva£o e o refino de gás natural, também produzam metano
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Montana State University - 04/07/2021
Uma próxima publicação de uma equipe colaborativa de vários departamentos da Montana State University destaca as novas descobertas de mais de uma década de pesquisa no Lago Yellowstone, examinando as formas como os organismos processam e produzem metano atmosfanãrico. Crédito: foto do MSU por Kelly Gorham
Uma equipe interdisciplinar de cientistas da Faculdade de Agricultura e da Faculdade de Letras e Ciências da Montana State University publicou recentemente uma pesquisa lana§ando uma nova luz sobre um elemento atéentão desconhecido do ciclo do carbono, graças aos dados coletados do Parque Nacional de Yellowstone ao longo de mais de uma década.
Tim McDermott, professor do Departamento de Recursos Terrestres e Ciências Ambientais da MSU, começou a estudar a microbiologia do Lago Yellowstone em 2007. Ao coletar dados para analisar a química do lago e a interação de vários micróbios no lago com as caracteristicas termais subjacentes do parque, McDermott percebi que algo parecia errado.
"Na³s encontramos alguns compostos químicos de gás de águade lago que não faziam o menor sentido", disse McDermott. "Esta¡vamos vendo muito metano em lugares que não espera¡vamos e nos perguntando, 'o que estãoacontecendo aqui?'"
Essa discrepa¢ncia ilustrou o que foi denominado "paradoxo do metano". Durante anos, os cientistas compreenderam que, quando os microrganismos produzem metano, eles o fazem anaerobicamente, o que significa que não usam oxigaªnio. Mas nas a¡guas superficiais do lago onde a equipe estava vendo metano, nenhum desses organismos foi encontrado.
O metano éum gás natural composto de a¡tomos de carbono e hidrogaªnio. a‰ o subproduto de vários processos biola³gicos, embora as atividades humanas, como a mineração de carva£o e o refino de gás natural, também produzam metano. a‰ um gás de efeito estufa conhecido por ser muito mais potente ao reter calor na atmosfera do que o dia³xido de carbono, razãopela qual muitos pesquisadores estãointeressados ​​em identificar onde na biosfera ele écriado e para onde vai.
"Na³s encontramos alguns compostos químicos de gás de águade lago que não faziam o menor sentido", disse McDermott. "Esta¡vamos vendo muito metano em lugares que não espera¡vamos e nos perguntando, 'o que estãoacontecendo aqui?'"
Assim começou um esfora§o colaborativo de anos com John Dore, também do Departamento de Recursos Terrestres e Ciências Ambientais; Brian Bothner e Roland Hatzenpichler, do Departamento de Química e Bioquímica; e Qian Wang, professor assistente de pesquisa no Departamento de Microbiologia e Biologia Celular. O estudo éo assunto de um novo artigo publicado esta semana na revista Proceedings of the National Academy of Science intitulado "Aerobic Bacterial Methane Synthesis."
Wang liderou o trabalho no Lago Yellowstone durante cinco veraµes de coleta e análise de dados.
“No inacio, não percebaamos o que estava acontecendoâ€, disse ela. "Mas quando fizemos a extração de DNA da águado lago, descobrimos que não conseguimos encontrar os organismos anaera³bicos que geralmente são responsa¡veis ​​pela presença de metano. Em vez disso, descobrimos que bactanãrias aera³bias estavam envolvidas, isolando uma bactanãria chamada Acidovorax, que então nos permitiu comea§ar a entender esse processo. "
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O grupo de laboratório de Bothner usou equipamento analatico para identificar a presença de metilamina e glicina betaana na águado lago, produtos bioquímicos que a equipe supa´s serem a chave no processo de produção de metano. Para testar a teoria, Wang definiu qual gene a bactanãria Acidovorax precisava para converter metilamina ou glicina betaana em metano.
"Podemos quebrar isso em uma descoberta ba¡sica sobre a conversão de metilamina em metano em condições aera³bias", disse McDermott. "Cientificamente, isso não deveria estar acontecendo com base em todo o conhecimento que tanhamos. Então, passamos por um processo de eliminação para identificar como e por que isso estava acontecendo e éoutro exemplo de descobertas fundamentais feitas a partir da pesquisa de Yellowstone."
Por meio de uma sanãrie de experimentos microbianos e análises extensivas da comunidade biológica mais ampla presente nas amostras do lago , Wang identificou um gene conhecido que codifica aspartato aminotransferase, ou AAT, que parecia estar catalisando a santese de metano.
"Este éum processo fundamentalmente diferente da santese anaera³bica de metano ", disse McDermott. "Em um sentido ecola³gico, éla³gico pensar que isso estãoocorrendo em toda a biosfera, não apenas no Lago Yellowstone. a‰ concebavel pensar que estãoocorrendo atémesmo nos oceanos e em todo o mundo."
O pra³ximo passo era ver se a própria enzima AAT era capaz de catalisar a conversão da metilamina em metano. Para fazer isso, Wang isolou o gene, transferiu-o para E. coli, que écomumente usada por microbiologistas e bioquímicos por causa de sua capacidade de expressar genes estranhos; McDermott comparou isso a inserir uma fita cassete em um reprodutor.
Uma canãlula comum de E. coli, explicou Wang, não pode converter metilamina em metano. Mas quando fornecido com o gene AAT, poderia.
"a‰ raro hoje em dia encontrar algo que não possa ser explicado por nosso conhecimento atual da bioquímica", disse Bothner. "Isso tornou este um projeto interessante e desafiador para trabalhar."
A magnitude da descoberta não pode ser exagerada, disse Bothner. O fato de a santese aera³bia de metano poder acontecer éuma mudança sasmica no campo da biogeoquímica. Como o metano éum gás de efeito estufa muito mais potente do que o dia³xido de carbono, os cientistas estãointeressados ​​em identificar onde na biosfera ele écriado e para onde vai. Este projeto, disse ele, cria um trampolim para pesquisas extensas no Parque Nacional de Yellowstone e além .
"Este éum processo fundamentalmente diferente da santese anaera³bica de metano ", disse McDermott. "Em um sentido ecola³gico, éla³gico pensar que isso estãoocorrendo em toda a biosfera, não apenas no Lago Yellowstone. a‰ concebavel pensar que estãoocorrendo atémesmo nos oceanos e em todo o mundo."
